Устройство для определения упругих характеристик материалов

 

Изобретение относится к акустическим измерениям в горных породах и может быть использовано для изучения анизотропии упругих свойств горных пород. Целью изобретенияявляетсяповышение производительности за счет обеспечения возможности проведения измерений при однократном нагружении образца материала квазигидростатическим давлением и надежности в работе. Устройство состоит из камеры 1 высокого давления, обоймы 2 камеры высокого давления, двух оппозитно размещенных в камере поршней 3, двух взаимодействующих с ними наковален 4 и двух взаимодействующих с последними колецдержателей 5 с полостями 6, закрытыми упорными крышками 7. В камере 1 между уплотнительными стальными кольцами 8 в свинцовой оболочке 9 расположен испытуемый образец 10 горной породы. Устройство содержит, кроме того, выводы 11 и 12 от ультразвуковых преобразователей и индикаторы 13 часового типа для определения усилия сжатия в процессе испытаний. В полости 6 расположена червячная пара, состоящая из червяка и червячного колеса, по оси которого расположены ультразвуковые преобразователи соответственно поперечных и продольных волн, разделенные между собой прокладками из эластичного и твердого материалоа. Ультразвуковые преобразователи охвачены кольцами из эластичного материала и расположены в капсулах. От червяков наружу устройства выведены ручки , которые вместе со шкалами служат указателями поворота червячного колеса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с 5К LL j ел С о со го ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННО КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

5 12

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4685692/28 (22) 17.04.89 (46) 07.10.91. Бюл. N. 37 (71) Институт геологии им. акад. И.M.Ãóáêèíà (72) И.Б.Сафаров, В.А.Калинин и С.М.Киреенкова (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 1281993, кл. G 01 N 29/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1183885, кл. G 01 N 29/00, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к акустическим измерениям в горных породах и может быть использовано для изучения анизотропии упругих свойств горных пород. Целью изобретения является повышение производительности за счет обеспечения возможности проведения измерений при однократном нагружении образца материала кваэигидростатическим давлением и надежности в работе. Устройство состоит иэ камеры 1 высокого давления, обоймы 2 камеры высокого давления, двух оппозитно

„„ „„1б82912 А1 размещенных в камере поршней 3, двух взаимодействующих с ними наковален 4 и двух взаимодействующих с последними колецдержателей 5 с полостями 6, закрытыми упорными крышками 7. В камере 1 между уплотнительными стальными кольцами 8 в свинцовой оболочке 9 расположен испытуемый образец 10 горной породы. Устройство содержит, кроме того, выводы 11 и 12 от ультразвуковых преобразователей и индикаторы 13 часового типа для определения усилия сжатия в процессе испытаний. В полости 6 расположена червячная пара, состоящая иэ червяка и червячного колеса, по оси которого расположены ультразвуковые преобразователи соответственно поперечных и Я продольных волн, разделенные между собой прокладками из эластичного и твердого . Материалов. Ультразвуковые преобразователи охвачены кольцами из эластичного материала и расположены в капсулах. От червяков наружу устройства выведены ручки, которые вместе со шкалами служат укаЬ эателями поворота червячного колеса. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.

1682912

Изобретение относится к акустическим измерениям в горных породах и может быть использовано для изучения анизатропии упругих свойств горных пород, Целью изобретения является повышение производительности за счет обеспечения возможности проведения измерений при однократном нагружении образца материала квазигидрастатическим давлением и надежности в работе устройства.

На фиг. 1 показана схема устройства для определения упругих характеристик материала; на фиг. 2 — схема червячной пары с расположенными в червячном колесе по его аси ультразвуковыми преобразователями; на фиг, 3 — устройства, вид спереди, на фиг, 4 — та же, вид сверху.

Устройство для Определения упругих характеристик материалов состоит из камеры 1 высокого давления (см. фиг. 1), обоймы

2 камеры высокого давления, двух оппозитна размещенных в камере поршней 3, двух взаимодействующих с ними наковален 4 и двух взаимодействующих с последними колец-держателей 5 с полостями 6, закрытыми упорными крышками 7. В камере между уплотнительными стальными кольцами 8 в свинцовой оболочке 9 расположен испытуемый образец 10 горной породы.

Устройство содержит, кроме того, выводы 11 и 12 от ультразвуковых преобразователей и индикаторы 13 часового типа для определения усилия сжатия в процессе испытаний.

Внутри каждой полости 6 (см. фиг. 2) расположено по одному узлу поворота преобразователя в виде червячной пары, состоящей из червяка 14 и червячного колеса 15, по оси которого расположены ультразвуковые преобразователи 16 и 17 соответственна поперечных и продольных волн, разделенные между собой прокладками 18 и 19 иэ эластичного и твердого материалов.

Преобразователи 16 и 17 охвачены кольцами 20 иэ эластичного материала и расположены в капсулах 21. Ультразвуковой преобразователь 16 поперечных волн взаимодействует с наковальней 4 через дно капсулы. Капсула 21 связана с червячным колесом 15, например, при помощи шлицеаого соединения или шпанки (не показана), что позволяет перецавать вращение от червячного колеса 15 к капсуле 21 и свободно перемещаться капсуле вдоль оси колеса 15.

Под действием пружины 22 капсула 21б а следовательно, и ультразвуковые преобразователи 16 и 17, расроложенные в ней, прижаты к наковальне 4. Таким образом, ультразвуковые преобразователи разгруже. ны отдавления, приложенного к наковальне

25 б

4, и в то же время прижаты к ней. От червяков 14 наружу устройства выведены ручки

23, которые вместе со шкалами 24 (см. фиг.

3) служат указателями поворота червячных колес 15, а следовательно, и указателями поворота связанных с колесами 15 через капсулы 21 ультразвуковых преобразователей 16 и 17, Упорные крышки 7 зафиксированы относительно колец-держателей 5 посредством винтов 25.

Устройство работает следующим образам.

Предварительно из горной породы вытачивается образец 10 правильной цилиндрической формы диаметром 13-17 мм и высотой 20 мм. Полученный образец 10 укладывают в свинцову о оболочку 9 и помещают в камеру 1 высокого кваэигидрастатического давления, размещенную в обойме 2, ориентируя образец 10 относительно поршней 3. После этого через стальные уплотнительные кольца 8 к свинцовой оболочке 9 подводятся поршни 3. Одновременно вращением ручек 23, т.е. вращением червяков 14, червячные колеса

15 устанавливаются так, чтобы плоскости поляризации ультразвуковых преобразователей 16 поперечных волн, связанных с червячными колесами 15 через капсулы 21, совпали. При этом по шкалам 24 берется отсчет, который в дальнейшем принимается эа нулевую точку отсчета поворота преобразователей 16 на 360 .

В процессе исследований источник давления (не показан) воздействует через упорные крышки 7 на стальные кольца-держатели 5, от них — на наковальни

4, поршни 3 и через стальные кольца 8 на заключенный в свинцовую оболочку 9 исследуемый образец 10 горной породы.

Величина усилия и перемещение поршней 3 контролируются по показаниям индикаторов 13 часового типа.

Включением генератора (не показан) возбуждается один из двух ультразвуковых преобразователей поперечных волн, создаваемые им поперечные волны проходят через образец 10 горной породы и принимаются вторым ультразвуковым преобразователем поперечных волн, преобразуются им в электрические сигналы, которые через усилитель подаются на осциллограф (не показан).

Поворотом ручек 23 ультразвуковые преобразователи 16 поперечных волн по-. средством червяков 14 и червячных колес 15 поворачиваются относительно исследуемого образца 10 на задаваемый угол, величину которого контролируют по шкале 24, После этого вновь проводится очередное исследо1682912 вание прохождения поперечных волн через образец 10.

Такие циклы исследования, не снимая высокого квазигидростатического давления, проводятся многократно, пока преобразователи 16 не совершат полный оборот 5 на 360 относительно образца, В результате получают круговую развертку прохождения поперечных волн через образец 10 горной породы при данном давлении.

Одновременно благодаря наличию уль- 10 тразвуковых преобразователей 17 продольных волн в процессе проводимого исследования определяют скорость прохождения продольных волн через образец.

Для этого один из преобразователей 17 под- 15 ключается к генератору, а другой — к осциллографу. При этом наличие прокладок 18 и

19 иэ эластичного и твердого материалов способствует четкому разделению сигналов продольных и поперечных волн в процессе 20 исследования и их четкой одновременной регистрации, а наличие пружины 22 обеспечивает гарантированную связь преобразователей с наковальнями 4 через дно капсул

21. 25

После прохождения исследований снимают давление от источника давления, от-водят поршни 3, à сам образец 10, заключенный в оболочку 9, извлекают из камеры 1 высокого давления. 30

Формула изобретения

1. Устройство для определения упругих характеристик материалов, содержащее камеру высокого квазигидростатического давления для размещения в ней образца 35 материала, два оппозитно и соосно размещенных в камере поршня, две взаимодействующие с ними наковальни, два взаимодействующих с наковальнями кольца-держателя, в каждом из которых соосно друг другу установлены два ультразвуковых преобразователя продольных и поперечных волн, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности за счет обеспечения возможности проведения измерений при однократном нагружении образца материала квазигидростатическим давлением, оно снабжено установленными внутри колец-держателей двумя узлами поворота ультразвуковых преобразователей, каждый иэ которых выполнен в виде червячной пары, и двумя указателями угла поворота преобразователей, кинематически связанными с червяками червячных пар и установленными на кольцах-держателях, а ультразвуковые преобразователи смонтированы на червячных колесах с воэможностью совместного вращения с последними и соосно им.

2, Устройство по и, 1,отл ич а ю щеес я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено двумя упорными крышками, установленными на наружных поверхностях колец-держателей, и двумя капсулами, размещенными в червячных колесах с возможностью совместного вращения с последними и подпружиненными в осевом направлении относительно упорных крышек, ультразвуковые преобразователи расположены в капсулах, а капсулы оперты на наковальни.

1б82912

Составитель С.Волков

Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор О Кравцова

Заказ 3408 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101